Физическими называются свойства, наблюдаемые без изменения химического состава и целостности древесины. |
Физические свойства древесины
Физическими называются свойства, наблюдаемые без изменения химического состава и целостности древесины. Остановимся на следующих физических свойствах:
- внешний вид;
- влажность;
- плотность;
- твёрдость и т.п.
Это интересно
Исследования показали, что древесина дуба на сжатие выдерживает давление 450…500 килограммов на квадратный сантиметр, а на растяжение — до 1050 килограммов! То есть ее прочность на растяжение соперничает с лучшими сортами нейлоновых тканей. Для разных пород эти показатели могут меняться.
Внешний вид
Внешний вид древесины характеризуется цветом, блеском, текстурой.
Цвет древесине придают находящиеся в ней экстрактивные вещества.
Древесина пород, произрастающих в различных климатических условиях, имеет различный цвет: от молочно-белого (осина, ель, липа) до черного (эбеновое дерево).
Породы древесины, произрастающие в тропических и экваториальных районах имеет более яркую окраску по сравнению с древесиной пород умеренного пояса.
В пределах климатической зоны каждой древесной породе присущ свой особый цвет, который может служить дополнительным признаком для ее распознавания. Например, древесина граба имеет светло-серый цвет, дуба и ясеня — бурый, ореха — коричневый. Под влиянием света и воздуха древесина многих пород теряет свою яркость, приобретая на открытом воздухе сероватую окраску.
Блеск — это способность древесины отражать световой поток. Блеск древесины зависит от ее плотности, количества, размеров и расположения сердцевидных лучей.
Особым блеском отличается древесина дуба, бука, платана, чинары, белой акации. Матовый блеск имеют тополь, липа, осина, тик; шелковистый — ива, вяз, ясень, черемуха; золотистый — черешня; серебристый — сибирский кедр; муаровый — береза, серый клен, лавровишня.
Текстура — это рисунок, который получается на разрезах древесины при перерезании ее волокон, годичных слоев и сердцевинных лучей. Текстура зависит от особенностей анатомического строения отдельных пород древесины и направления разреза. Она определяется шириной годичных слоев, разницей в окраске ранней и поздней древесины, наличием сердцевинных лучей, крупных сосудов, неправильным расположением волокон (волнистое или путаное). Хвойные породы на тангенциальном разрезе из-за резкого различия в цвете ранней и поздней древесины дают красивую текстуру. Лиственные породы с ярко выраженными годичными слоями и развитыми сердцевинными лучами (дуб, клен, каргач, ильм, платан) имеют очень красивую текстуру на радиальном и тангенциальном разрезах. Особенно красивый рисунок имеет древесина с неправильным расположением волокон. Текстура определяет декоративную ценность древесины, что особенно важно при изготовлении художественного паркета, различных поделок, музыкальных инструментов и др.
Влажность
Свойства древесины очень сильно зависят от содержания влаги.
Абсолютной влажностью древесины называется отношение массы влаги, находящейся в данном объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах.
Относительная влажность древесины — это отношение массы влаги, содержащейся в древесине, к массе древесины во влажном состоянии, выраженное в процентных. Общее количество влаги в древесине складывается из свободной и связанной влаги. Влага, находясь в полостях клеток и межклеточных пространствах, называется свободной, или капиллярной, а в клеточных стенках — связанной или гигроскопичной. В первую очередь из древесины испаряется свободная влага, при дальнейшей сушке начинается процесс испарения связанной влаги, в результате которого происходит значительное изменение физико-механичеких свойств древесины.
У живого (свежесрубленного) дерева содержание влаги будет обычно находиться в районе 50% -100%. После рубки содержание влаги снижается. Вначале испаряется свободная влага, пока не будет достигнута так называемая точка насыщения волокна.
Рис. Схема содержания воды в древесине
Это та точка, при которой вся свободная вода ушла, а оставшаяся влага связана внутри стенок клетки. Эта точка зависит от температуры, но для большинства видов древесины составляет 30% (в пересчёте на сухой вес).
При удалении из древесины связанной влаги происходит уменьшение линейных размеров и объема древесины. Такой процесс называется усушкой. Усушка по разным направлениям не одинакова.
В поперечном направлении степень усушки вдвое выше усушки в радиальном направлении. Продольная усушка незначительна и практически не имеет значения.
Усушка обычно зависит от плотности древесины, при этом лиственные породы дают большую усушку, чем хвойные. Вследствие различий в усушке по трем основным направлениям, высыхание древесины может приводить к деформации.
Процесс потери влаги продолжается до тех пор, пока уровень влаги в древесине не достигнет определенного предела (равновесной влажности), который напрямую зависит от температуры и влажности окружающего воздуха.
Это интересно
Только что срубленное бальсовое дерево может иметь влажность, доходящую до 600% и весить очень много. В высушенном состоянии это дерево легче пробки.
Из бальсового дерева был сделан плот Kon Tiki знаменитого норвежского путешественника Тура Хейердала.
Плотность
Плотность древесины — это отношение массы древесины к ее объему. Выражается плотность в кг/м3 . Плотность древесины зависит от ее влажности. Все показатели физико-механических свойств древесины определяются при влажности 12%. Между прочностью и плотностью существует тесная связь. Более тяжелая древесина, как правило, является более прочной. Плотность определяется количеством древесинного вещества в единице объема.
По плотности при влажности 12% древесину можно разделить на 3 группы:
Порода | Плотность, г/куб.см |
Легкая | |
Бальса | 0.15 |
Пихта сибирская | 0.39 |
Ель | 0.45 |
Ива | 0.46 |
Осина | 0.51 |
Сосна | 0.52 |
Липа | 0.53 |
Средняя плотность | |
Конский каштан | 0.56 |
Орех грецкий | 0.64 |
Береза | 0.65 |
Вишня | 0.66 |
Лиственница | 0.66 |
Тиковое дерево | 0.67 |
Бук | 0.68 |
Дуб | 0.69 |
Свитения (махагони) | 0.70 |
Платан | 0.70 |
Плотные породы | |
Ясень | 0.75 |
Слива | 0.80 |
Пекан (кария) | 0.83 |
Самшит | 0.96 |
Хурма эбеновая | 1.08 |
Плотность древесины имеет большое практическое значение. Более плотная древесина хуже пропитывается антисептиками, менее подвержена истиранию на таких местах как полы, лестницы, перила.
Твердость
Твердостью называется способность древесины сопротивляться внедрению в нее более твердых тел. На величину твердости оказывает влияние влажность древесины.
По степени твердости все древесные породы при 12%-ной влажности можно разделить на три группы:
- мягкие — сосна, ель, тополь, липа, осина
- твердые — лиственница, береза, бук, вяз, клен, ясень
- очень твердые — акация белая, эбен, эвкалипт, кизил, самшит
Твердые породы древесины более износостойки по сравнению с мягкими. Твердость древесины имеет существенное значение при обработке ее режущими инструментами: фрезеровании, распиловке.
Древесина, как строительный материал:
- Часть I: Структура древесины
- Часть II: Физические свойства древесины
- Часть III: Породы древесины
- Часть IV: Факторы разрушения древесины
- Часть V: Способы защиты древесины